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气凝胶：能改变世界的多功能材料******

　　展览会上展出的具有纳米多孔结构的新型材料气凝胶服装

中新社 任海霞摄

　　【走近超材料①】

　　编者按超材料具有常规材料不具备的超常物理性质，是国际上重点关注的战略前沿领域。我国也高度重视超材料技术的发展，国家自然科学基金、新材料重大专项等都对超材料研究予以立项支持。近年来，越来越多的科研人员对超材料产生兴趣，使超材料的设计开发进入了一个崭新的天地。据此，本版推出“走近超材料”系列报道，展示超材料技术创新发展与产业化应用情况。

　　气凝胶具有高比表面积、高空隙率等特殊的微观结构特点，化学性能稳定、导热系数低、耐高温、使用温度范围广、寿命长。近年来，中国、美国、欧洲等国家和地区的研究人员通过改进气凝胶制备工艺，开发出生物质基气凝胶等多种新型气凝胶。

　　气凝胶是一种超材料，它非常轻，即使把一块气凝胶放在花蕊上也不会将其压弯。目前，各种各样的气凝胶被开发出来，它们或柔软或坚硬，或导电或绝缘，应用领域广泛。1月10日，中铁一局集团有限公司表示，河南省新乡蒸汽管网项目全面通过验收。蒸汽管网对防腐、保温要求极高，其管道选用了高温离心玻璃棉及纳米气凝胶复合保温材料。项目技术负责人汪惺说，纳米气凝胶隔热效果是传统隔热材料的2—5倍，可极大提高施工质量和施工效率，降低施工成本。

　　作为目前已知导热系数最低、密度最小的固体材料，气凝胶可谓是材料领域的“隔热王者”，并已在航天、石化等领域应用。比如“天问一号”探测器发动机与火星车表面、“长征五号”遥四运载火箭发动机高温燃气系统隔热、嫦娥四号探测器热电池防护等都应用了气凝胶。在我国提出“双碳”目标后，随着技术的不断创新，气凝胶的应用场景也在进一步扩大。

　　具有耐高温、高弹性、强吸附等特性

　　气凝胶是一种纳米级的多孔固态新型材料，所有孔的体积合起来占整个气凝胶体积的绝大多数，甚至可以达到99％以上，具有高比表面积、高空隙率、纳米级孔洞、低密度等特殊的微观结构特点，化学性能稳定、导热系数低、耐高温、高弹性、强吸附、防水效果好、使用温度范围广、寿命长。

　　“可以把气凝胶理解成多孔海绵的一个纳米版。”气凝胶领域技术专家王贝尔说，其孔径在20纳米至50纳米之间。而空气分子大小约为70纳米，大于气凝胶孔隙的直径，因此空气在气凝胶上流动效率极低，加上气凝胶本身比热容很高，热辐射传递能降到最低，因而具有很好的隔热性能。

　　气凝胶主要分为无机气凝胶、有机气凝胶和有机—无机杂化气凝胶三类。其中，无机气凝胶是以无机物为主体，包括单质气凝胶、氧化物气凝胶和硫化物气凝胶等。有机气凝胶则是以有机物为主体，主要包括酚醛气凝胶、纤维素气凝胶、聚酰亚胺气凝胶、壳聚糖气凝胶以及壳聚糖—纤维素气凝胶等。有机—无机杂化气凝胶可利用有机物和无机物各自优势，实现气凝胶特殊的功能化。

　　《科学》杂志2021年将气凝胶列为十大热门科学技术之一，并称其为“可以改变世界的多功能新材料”。王贝尔说，气凝胶是《科学》杂志评选出的十大新材料中，唯一一个已大规模落地于实际商业场景的材料。

　　气凝胶的制备工艺主要分为两步，即通过溶胶—凝胶过程制备凝胶，再利用一定的干燥方法将凝胶内的液态物质替换为气态，从而制得气凝胶。

　　有数据显示，在气凝胶行业的成本结构中，制造成本约占45%。苏州锦富技术股份有限公司董事长助理郑松说，降低气凝胶成本是行业正在努力的一个方向，目前主要路径之一是自动化产线的落地，而成本降低将会打开更多的应用场景。

　　生物质基气凝胶成研究热点

　　据中国石油管道科技研究中心评估，以350摄氏度蒸汽管道的保温应用为例，相比于传统保温材料，气凝胶的保温层厚度可减少2/3，节约能耗40%以上，每公里管道每年可减少二氧化碳排放125吨。

　　数据显示，2021年油气领域对气凝胶的需求占总需求量的56%，另有18%用于工业隔热、9%用于建筑建造、8%用于交通运输。国家新材料产业发展战略咨询委员会在《2022气凝胶行业研究报告》中指出，在新能源汽车蓄电池芯模组中采用气凝胶阻燃材料，可将电池包高温耐受能力提高至800摄氏度以上。随着新能源汽车产业等的发展，气凝胶在新能源汽车及储能行业应用场景广泛，需求量有望持续提升。

　　气凝胶发展迅速。国务院发展研究中心国际技术经济研究所分析员李维科说，近年来，中国、美国、欧洲等国家和地区的研究人员通过改进气凝胶制备工艺，开发出生物质基气凝胶、石墨烯气凝胶、聚合物气凝胶等多种新型气凝胶。值得一提的是，生物质原料来源广泛、成本低廉、碳源丰富，利用生物质原料制备环保型多孔碳纤维气凝胶是一种经济、可持续的生产方式，因此目前生物质基气凝胶也成为研究的热点。

　　比如中国科学技术大学俞书宏院士团队研发出超弹性纤维素气凝胶，该纤维素气凝胶从室温到零下196摄氏度，都表现出不随温度变化的超弹性、优异的抗疲劳性等，在恶劣环境中具有巨大的隔热潜力。且制备中所使用的材料均为生物质原料，有望解决能源密集型技术和石化材料造成的环境污染问题，是传统不可再生气凝胶的理想替代品。

　　中国林业科学研究院木材工业研究所卢芸研究员团队以木材为基质，将无机、有机气凝胶与木材骨架基体复合，首创了第三代木质纤维素气凝胶。通过对木材及生物质废弃物纤维素的调控，将纤维素比表面积提高了7个数量级，对油污吸附能力高达自身质量的75—300倍，体积用量缩减50%—75%，可降解、可再生。

　　气凝胶发展驶入“快车道”

　　气凝胶的发展得到国家政策的持续支持。2014年和2015年，国家发改委连续两年将气凝胶列入《国家重点节能低碳技术推广目录》，开始对气凝胶进行初步推广应用；2018年6月气凝胶被列入建材新兴产业；同年9月，第一个气凝胶方面的国家标准《纳米孔气凝胶复合绝热制品》发布；2020年，《气凝胶保温隔热涂料系统技术标准》启用；2021年，《中共中央、国务院关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》提出，推动气凝胶等新型材料研发应用。

　　随着气凝胶应用技术不断成熟，气凝胶发展进入“快车道”。不过，李维科说，目前气凝胶研究仍存在一些问题，比如气凝胶在高温条件下热导率增长较快，与纤维等增强基体材料的黏结性较差；生产过程中会用到许多有机溶剂，容易造成环境污染；气凝胶难以回收利用，不利于可持续发展等。

　　此外，气凝胶生产成本高昂，产品价格昂贵。《2022气凝胶行业研究报告》指出，气凝胶的生产成本主要集中在原材料硅源、设备折旧及能耗方面。有效降低成本既依赖于制备工艺的突破，也需要通过低成本原材料的大规模产业化来实现。

　　气凝胶是罕见的可以同时满足防火、防水、隔热、隔音等多种需求的材料。李维科说，气凝胶的发展和应用仍然处于不断探索的过程，未来的研究方向主要集中在开发纤维素气凝胶、石墨烯气凝胶、钙钛矿结构气凝胶、非金属单质气凝胶等新型气凝胶上。（记者 李 禾）

上门喂猫50元/小时，假期“空巢”带动千亿宠物市场******

　　归家时刻，回城大队到达，“空巢宠物”等到了主人的归来。

　　春节点燃了“假日经济”，而新业态也逐渐展现出活力，宠物经济便是其一。随着精致化养宠理念流行开来，宠物年货市场成了掘金地。

　　新京报贝壳财经记者梳理多个电商平台数据看到，宠物消费热潮中，宠物主粮成过年必囤，宠物年夜饭成销售新秀，宠物零食销量大增、宠物智能设备成关照“空巢宠物”神器。

　　带宠物回家之外，寄养以及上门服务、宠物智能设备同样成为这个春节的热门选择。

　　“上门喂猫一个小时50元，比放宠物店安全。”在北京工作的毛毛(化名)这个春节尝试提供上门喂猫服务，打包服务包含喂粮、换水、清理排泄物、陪玩十分钟。

　　毛毛称，消费者满意，宠物也都安然度过了春节假期。50元不多，算上路费和服务时长，有人单次服务收费超100元。

　　艾媒咨询报告显示，2020年中国宠物市场规模为2953亿元，同比增长33.5%；预计到2023年，中国宠物行业市场规模将达到5928亿元。宠物主毫不吝惜为爱宠掏腰包，宠物经济全产业链正走向风口。

　　为宠物花钱，不含糊

　　过年难得的团聚，不少年轻人选择带宠物回家。

　　“因为我的猫，我才会选择开车回家。”小江在北京工作，今年过年回沧州老家，她提前准备了猫包、猫衣服、猫零食、尿垫，以备宠物的旅途之需。

　　数据显示，春节前夕，天猫超市猫包搜索量环比暴增60%。和宠物一起过年，宠物年夜饭、宠物洗护用品、宠物新衣必不可少，天猫超市上宠物年夜饭销量同比增长20%、洗护产品销量同比增长20%、新年服饰销量同比增长50%。

　　宠物消费有爆发之势。1月以来，“宠物年夜饭”的淘宝搜索量环比高涨42倍。春节期间，猫咪对联单日搜索量破亿。此外，不同地区的宠物主也购物偏好各异。京东数据显示，广东、北京、浙江、上海、四川是宠物产品销量最多的地区；山东购买宠物托运服务最多，成为“2023宠物春运大省”；北京购买宠物玩具最多，湖北购买宠物零食最多，河北的宠物主购买宠物洗护美容产品最多。

　　带宠物回家，宠物托运同样走俏。京东数据显示，宠物托运服务销量环比增长95%，航空箱、便携包增长72%，宠物随行杯、训练器、止吠器等宠物出行装备热销。

　　随着精致化养宠理念流行开来，宠物年货市场向着更加多样化的方向发展。新京报贝壳财经梳理多个电商平台消费趋势显示，除宠物主粮、年夜饭、零食销量大增，宠物出行装备销量“异军突起”，宠物洗护产品销量创新高，宠物新年氛围产品热销。

　　“我网购了一些兔年零食和兔子造型的狗衣服，对我来说仪式感很重要，我的狗也得跟我一起过节。”张安安(化名)告诉记者，爱犬已陪伴自己五年，是宠物也是生活的一部分，为宠物花钱，他从不含糊。

　　天猫宠物猫狗用品和水族小宠行业负责人商霖对新京报贝壳财经记者表示，宠物行业的消费发展趋势为“双向友好”，宠物行业既要满足犬猫本身生命周期、品种异同等所带来的需求上的不同，也需要满足宠物主本身有获得更高品质、更加便捷生活的需求。

　　“宠物空巢”，替代陪伴质量参差

　　春节假期结束，王小再度回到北京，她带着忐忑的心情打开门，发现独自在北京过年的两只猫并没“抄家”，“我特别怕它们嫌猫砂盆太脏就到处瞎尿，这个自动铲屎的猫砂盆还挺好用的”。

　　和那些能带宠物回家的人不同，还有一部分人选择将宠物留在本地过年，科技产品自然受到追捧。数据显示，春节前一周，天猫超市上智能猫砂盆、饮水机器、监控设备搜索量增长50倍。根据京东数据，春节期间，宠物智能厕所销量同比增长66%，自动喂食器和自动饮水机分别增长157%和62%。

　　《2022中国宠物消费洞察报告》显示，宠物用品渐趋智能化，创造人宠生活美学。宠物智能用品的市场渗透率稳步提升，在品类众多的产品中，饮水机、摄像头、喂食器作为三种偏好度最高的用品，获得宠物主的青睐。

　　霍曼品牌部相关负责人黄静瑶对新京报贝壳财经记者表示，宠物智能用品不仅仅是一个工具，它关联生活、宠物家庭、宠物的所有行为。宠物主不仅要为宠物提供最好的生活，同时还要提供情感价值，当主人无法陪伴宠物时，会寄希望于一款科技产品。

　　作为资深宠物智能用品爱好者，林子星(化名)很依赖宠物智能用品，“很方便，很大程度解放双手，但它一年里坏两次，每次维修要十天，那十天我就会比以前手动清理宠物粪便更崩溃。”她表示，部分宠物智能用品质量堪忧，自己购买的有陪自动猫砂盆一年内已经坏了两次，给生活带来不少麻烦，“就像是一个东西慢慢入侵你的生活，然后忽然又消失了”。

　　林子星的智能饮水机也在春节期间突然损坏，“智能设备显示水位突然没了变化，我立刻叫朋友去家里才发现饮水机坏了，我怀疑我的猫已经喝了好几天马桶水了”。

　　中国宠物行业经过二十多年发展，正处于快速扩张期。商霖认为，智能化是非常具有确定性的宠物行业发展趋势，有关品类和品牌两个主要方面。目前国内整个宠物智能赛道的头部品牌都是中国品牌。这其实离不开本国工业技术的发展和国内商家对于宠物行业的深入钻研。新一代宠物主本身是在互联网背景下成长的一代，所以对于新技术的使用更得心应手，同时也愿意把自己的时间分配在更加感兴趣的事情上，需要智能帮助解放双手。

　　不可忽视的是，目前宠物智能产品质量尚有提升空间且市场占有率较低，宠物行业中围绕宠物口粮的品牌相对来说拿到更多融资。上海联宠智能科技有限公司(CATLINK)首席营销官王敏君表示，宠物口粮有较高的复购率，而且宠物一旦喜欢，宠物主不大会更换，宠物太频繁换粮也会导致肠胃问题，因此宠物口粮的体量就会非常大，相比之下，宠物智能用品还有很大发展空间。

　　人力+科技成新趋势，宠物经济迈入快速发展期

　　李洋(化名)在春节假期选择了上门喂猫服务，在他看来，找朋友照顾宠物固然可以，但是所花费的人情费用、打车费等远高于购买专业上门喂养服务的费用。

　　“金钱交易比人情交易轻松，出了事也好追责”。小玮(化名)曾尝试过购买上门喂养服务或宠物店寄养，“价格虽然贵一点，但服务好能接受，还会继续使用类似服务”。新京报贝壳财经记者采访了解到，多个提供上门喂猫服务的个体经营者已月入过万。

　　新京报贝壳财经记者采访了解到，除上门喂猫，多位宠物主人在春节迁徙中会选择寄养。目前市面上宠物酒店、宠物店等商家提供宠物寄养服务，相对上门喂猫服务价格更高，包括铁笼寄养、宠物柜寄养、酒店房间寄养，以及环境配备摄像头、消毒机等。

　　记者走访看到，一些商家甚至为宠物猫提供了“豪华观鱼房”。目前，北京朝阳、东城、海淀、丰台等地，宠物寄养一天收费68元至398元不等，多为猫狗寄养。

　　“我们基地所有的寄养位在春节前夕就已早早被订满，春节期间我们基地有五百只宠物，基本上是狗和猫。现在宠物主很愿意为宠物花钱”。北京一寄养基地负责人称。

　　“自2020年以来，人们在家的场景及时间更多了，人工成本增加，我们一直也在思考，科技是不是显得更加超值了？”黄静瑶称，公司一直努力搭建家庭宠物智能产品的场景，而所有产品不仅仅是工具，“我们想让它形成一个跟宠物托管、宠物行为分析等挂钩的全生命周期养宠解决方案，这也是我们一直努力研究的方向，这个行业刚刚开始发展，需要一步一步来，没有那么快”。

　　上述报告显示，2021年中国市场宠物猫5806万只，宠物狗5429万只，市场规模达2490亿元。宠物医疗已成为宠物经济中除食品外的第二大市场；而诊疗凭借75.8%的宠物消费渗透率，成为宠物医疗品类中占比最高的赛道。

　　中泰证券研报指出，根据核心驱动力作用程度的差异可将(宠物)行业发展分为三个阶段：数量增长期、质量提升期和加速发展期，宠物行业下一个增长爆发期来自于实际养宠人群和有效支付能力双重驱动的加速发展期。

　　针对目前中国宠物市场发展，中泰证券表示，宠物行业中， 国内企业特征初步显现，不规范企业、多品牌战略企业、渠道建设型及内容型企业混杂。从发展阶段看，目前国内市场处于无品牌竞争阶段，渠道能力是当前阶段企业致胜的关键。未来进入多品牌厮杀和大品牌竞争阶段后，产品力过硬的企业有望实现长足发展。

　　小佩网络科技有限公司副总裁、联合创始人魏玮对新京报贝壳财经记者表示，下一个宠物智能行业的爆发机会在互动、娱乐方向，且具体使用场景会在狗用品领域，“猫的市场份额在国内刚刚超过狗，狗的市场占有率相对较高，狗的互动场景变化更多，场景需求会更强，所以我更看好狗用品”。

　　中信建投研报认为，中国宠物经济发展处于高景气度。随着宠物消费恩格尔系数不断下降，宠物消费升级趋势上升，未来宠物诊疗、宠物用品、宠物营养保健、宠物服务等消费占比有望持续上升。国内宠物行业仍处于高速发展的基本面未变，看好中国宠物行业长期发展。

　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）